原來恐龍也是長毛的呀!你知道羽毛怎麼來的嗎?
去年12月9日,一枚包裹著一條毛茸茸尾巴的琥珀,橫空出世。我們終於知道,恐龍真的是長毛的呀!
羽毛這東西,也真是奇妙。現在只有鳥類有羽毛。不過上世紀60年代末,美國耶魯大學教授約翰?奧斯羅姆就說了,鳥類就是恐龍變來的!那,現在我們都知道,鳥類就是從獸腳類恐龍起源而來。但是羽毛又是怎麼來的呢?
似尾羽龍復原圖(邢立達、宋其金 繪製)
一、 羽毛是怎麼來的?
羽毛應該是從鱗片變來的。你別看鱗片和羽毛的差距那麼大。但是實際上二者都是皮膚上的衍生物。你把鱗片打碎拉長,不就是羽毛了么?
1996年出土的中華龍鳥化石上,就覆蓋著一堆絲狀物。這些絲狀物長達40毫米,粗糙彎曲,糾結在一起,
鳥類有一個進化序列,中華龍鳥—原始祖鳥—始祖鳥—基幹鳥類(孔子鳥)—反鳥類(中國鳥)—今鳥類(甘肅鳥)。其實關於鳥類起源,有三個假說。一個是說起源於類似鱷魚的東西,一個是說起源於槽齒類,就是鱷魚和恐龍的祖先,最後一個最被公認,就是鳥類起源於恐龍。
1996年開始,中國熱河生物群陸續出土了一大堆帶羽毛的恐龍。比如中華龍鳥、原始祖鳥、鄒氏尾羽龍和董氏尾羽龍 、北票龍、中國鳥龍和小盜龍。
現在我們基本都認為,羽毛是鱗片拉長變成的。鱗片拉長以後,一開始就長出毛茸茸的羽枝,後來中間形成羽軸。再後來就長的更嚴密,長出了羽小枝和羽小鉤。
鳥類最初來自蜥臀目里的獸腳類恐龍。很有意思的是,鳥類並不是來自鳥臀目,也不是來自鳥腳類。當然最初可能在比較原始的爬行類,也就是假鱷類身上就出現了拉長的鱗片。後來爬行類變成了恐龍,恐龍里又分出了鳥類和翼龍。只有鳥類存活了下來。
一開始那些恐龍從樹上向下捕獵,下樹的過程中,前肢會不停拍打。就在這個對抗地心引力的過程里,羽毛和翅膀漸漸形成。
羽毛肯定是有用的。大自然的進化只有可能保留沒啥用的東西,但不會進化出沒用的東西。保留沒用的東西是因為沒有進化壓力,比如處女膜。而羽毛必然是有用的。羽毛最初的作用肯定是保溫。尤其是那些絲狀或者纖維狀的羽毛(這是最原始的)。後來出現的分枝狀羽毛可能還有其他作用,比如孵化蛋啊,保持平衡啊,協助捕獵啊什麼的。
現代鳥類的羽毛是從毛囊中長出來的。初級毛囊長出正羽,次級毛囊長出絨羽。首先是間充質細胞形成真皮層,然後和上皮細胞形成的表皮層一起,形成羽毛原基。進一步分化,就長出了羽芽。羽芽經過細胞分化增殖,就變成了毛囊。然後就慢慢長出小羽毛來啦。這些過程都是在蛋里完成的。
二、 羽毛是啥樣的?
羽毛的構造非常精巧,可以稱得上是脊椎動物最複雜的表皮衍生物了。就是在表皮上長出來的東西。羽毛的重量大概佔到鳥類重量的10%,其中大多數是蛋白質,也就是角蛋白。雖然並不能吃……這是因為羽毛角蛋白里有很多的二硫鍵和其他鍵能,不溶於水,胃蛋白酶和胃酸都拿羽毛沒辦法。當然本質上羽毛和你的指甲是差不多一種東西。
現代鳥類,它們雖然每年都會換毛,但是羽毛類型一生只換一次。小鳥孵化以後,它們的絨毛只具有保溫的功能,顏色一般比較暗淡,是灰色或者淡黃色之類、成年以後,幼年的絨毛就替換成了包含飛羽和尾羽的羽衣。
按照羽毛的形態,可以分為六大類,正羽,絨羽,半絨羽和纖羽。還有粉羽和須。其中前三類最重要。
正羽也叫被羽,就是覆蓋鳥類全身的比較長的羽毛,如下圖,結構比較完整。比如尾巴翅膀甚至頭頸部的羽毛都是正羽。它的特點是有羽干羽軸羽片等結構,下面的羽根上沒有毛而且中空。羽毛由羽軸和羽片兩部分組成。你可以看到,羽毛都是中間一根軸,兩邊一堆毛,那叫羽片。羽片由一根一根的羽枝組成。羽枝里也有軸,兩側是羽小枝。每個羽小枝又由羽小鉤編織聯結成。羽枝在羽幹上的排列不是平行的,而是呈45度斜行排列。
每一根羽枝上的羽小枝也是不一樣的。靠近羽枝根部四分之一的羽小枝是自由擴展的。其上四分之三的羽小枝,一側是自由擴展的,呈45度,這一側叫遠鄰羽小枝,上面還有羽小鉤。另一側的羽小枝與羽枝夾角呈30度,稱為近鄰羽小枝,上面有鋸齒狀的突起。遠鄰和近鄰互相交錯而生。
絨羽(也稱絨子)是在正羽之下,覆蓋在皮膚表面的一層絨毛。它構成羽毛的內層。它的結構和正羽完全不同,羽干很細而短,甚至像一個小點,沒有羽軸,羽枝直接從羽根長出來,柔軟蓬鬆,像放射一樣。這樣的羽枝也可以稱為絨絲。羽小枝(也叫附絲)上也沒有羽小鉤,起著保溫的作用。在羽小枝上還有一些節點,可以稱為菱節。它們一般是三角形或Y形的。由於形態結構的不同,絨羽還可以分為朵絨,傘形絨,毛形絨等。成年和雛鳥的絨羽也不同,區別是有沒有羽小鉤。
半絨羽有羽干,羽枝,羽小枝,但是沒有羽小鉤。
纖羽又叫毛羽,是指那些只有一根硬而長的羽軸,兩側羽片很少的羽毛。
須指那些鳥腦袋上羽軸硬又很長,沒有羽枝的毛。
粉羽是特別的絨羽,終生生長不替換,羽枝隨時在破碎成直徑1毫米的小顆粒,所以叫粉羽。
羽小枝非常重要,可以用於分類鑒定鳥類。
三、 羽毛有什麼用?
羽毛的功能應該有三個,飛翔,展示,保溫。
各種羽毛的功能是不一樣的。正羽的功能主要是飛翔。絨羽的功能是保溫。纖羽和須的功能是感覺和觸覺。粉羽有清潔的作用。
保溫當然是最重要的,也是最初羽毛的功能。很可能是在某些恐龍生活的白堊紀,氣溫逐漸降低,那些長了羽毛的恐龍也就慢慢贏得了生存競爭。
羽毛的色彩極其絢麗多彩,有展示作用是必然的。擺明了就是給人。不,給鳥看的。這種所謂的展示,有時可能是作為保護色,有時也可能是作為吸引妹子的方法。只有公鳥的羽毛顏色比較絢麗嘛。本來我們是不知道羽毛的顏色的,但這次琥珀里的恐龍尾巴讓我們知道,恐龍的羽毛是有顏色的。
羽毛飛翔功能的進化可能是這樣的。鳥類來源的獸腳類恐龍是生活在樹上的,而不是在陸地上奔跑的。在樹林間輾轉騰挪中,那些擁有更大羽毛的恐龍逐漸獲得了進化優勢。尤其是那些肉食類的,羽毛的生長有利於快速反應捕獵或者逃跑。
所以慢慢的羽毛就長的越來越豐滿了。現在我們發現,那些帶有與現代鳥類幾乎一樣羽毛的奔龍類,原始祖鳥類等,它們卻不會飛。證明羽毛在會飛翔之前,就已經進化完全了。要知道,飛翔不僅僅需要羽毛,還需要翅膀啊。翅膀的形成可能比羽毛要晚的多。
這就是我們每天都能見到的羽毛了。還不快去從羽毛球上,羽絨服里,找幾根羽毛看看?
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